1.4.2. Сетезависимые и сетенезависимые уровни модели взаимодействия открытых систем

Все уровни модели OSI и соответствующие им протоколы подразделяются на две группы:

- сетезависимые уровни и протоколы;

- сетенезависимые уровни и протоколы.

Методы и способы реализации протоколов сетезависимых уровней напрямую зависят от конкретной технической реализации всех компонентов сети.

Сетенезависимые уровни и их протоколы ориентированны на работу только с приложениями и не зависят от технических характеристик сетевых компонентов.

Три нижних уровня модели OSI ‑ физический, канальный и сетевой ‑ являются сетезависимыми, т.е. протоколы этих уровней тесно связаны с технической реализацией сети и используемым коммуникационным оборудованием. Например, замена в сетевых каналах связи коаксиального кабеля на волоконно-оптический приведет к необходимости полной смены протоколов физического и канального уровней во всех узлах сети.

Три верхних уровня модели OSI ‑ прикладной, представительный и сеансовый ‑ ориентированы на приложения и мало зависят от технических особенностей построения сети. На протоколы этих уровней не влияют изменения в топологии сети, замена оборудования или переход на другую сетевую технологию.

Транспортный уровень является промежуточным, он скрывает все детали функционирования нижних уровней от верхних. Это позволяет разрабатывать приложения, не зависящие от характеристик технических средств непосредственной передачи сообщений.

На рис. 1.21 показаны уровни модели OSI, на которых работают различные элементы сети. Вычислительные средства абонентских систем взаимодействуют между собой с помощью протоколов всех семи уровней. Это взаимодействие осуществляется опосредовано через различные коммуникационные устройства: концентраторы, модемы, мосты, коммутаторы, маршрутизаторы, мультиплексоры. В зависимости от типа коммуникационного устройства оно может работать либо только на физическом уровне (повторитель), либо на физическом и канальном (мост), либо на физическом, канальном и сетевом, иногда захватывая и транспортный уровень (маршрутизатор).

Модель OSI представляет хотя и очень важную, но только одну из многих моделей коммуникаций. Эти модели и связанные с ними стеки протоколов могут отличаться количеством уровней, их функциями, форматами сообщений, службами, поддерживаемыми на верхних уровнях, и прочими параметрами.

1.4.3. Стандартные стеки коммуникационных протоколов

Разработкой и совершенствованием стандартов построения и функционирования сетей ЭВМ занимаются многие международные и национальные организации. Поэтому в настоящее время в компьютерных сетях используется несколько разновидностей стеков коммуникационных протоколов.

К наиболее популярным и широко используемым в настоящее время относятся следующие стеки:

- стек OSI;

- стек TCP / IP;

- стек IPX / SPX;

- стек NetBIOS / SMB.

Рис. 1.21. Сетезависимые и сетенезависимые уровни модели OSI

Стек протоколов OSI. Следует различать модель OSI и стек протоколов OSI. Модель OSI определяет концепцию построения сетей (сетевую архитектуру), а стек OSI представляет собой набор конкретных спецификаций протоколов. Особенностью данного стека протоколов является его полное соответствие модели OSI, он включает спецификации для всех семи уровней взаимодействия, определенных в этой модели.

Реализация протоколов стека OSI требует значительных вычислительных ресурсов, поэтому они ориентированы на сети с мощными компьютерами.

Стек протоколов OSI распространен пока мало, однако является наиболее перспективным международным стандартом, независящем от конкретных производителей сетевого оборудования.

Стек протоколов TCP/IP. Стек протоколов TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol) был разработан и внедрен в сетевые структуры в начале 80-х годов ХХ века по инициативе Министерства обороны США. В настоящее время данный стек протоколов широко используется для организации взаимодействия абонентских систем в сети Internet и многих корпоративных сетях.

Основу стека составляют протоколы IP и TCP, давшие ему название. Эти протоколы, в соответствии с моделью OSI, относятся к сетевому (IP) и транспортному (TCP) уровням. Протокол IP обеспечивает передачу информационных пакетов по составной сети, а TCP гарантирует надежность их доставки.

В настоящее время стек TCP/IP является одним из самых распространенных стеков транспортных протоколов глобальных, региональных и корпоративных сетей ЭВМ.

Стек протоколов IPX/SPX. Стек протоколов IPX / SPX (Internetwork Packet eXchange/Sequenced Packet eXchange) разработан фирмой Novell в начале 80-х годов XX века для сетевой операционной системы NetWare. Данная операционная система до сих пор широко используется в компьютерных сетях, однако в последнее время интенсивно вытесняется сетевыми операционными системами MS Windows.

Протоколы стека IPX/SPX ориентированы на работу в локальных сетях небольших размеров на основе компьютеров с ограниченными вычислительными ресурсами.

Стек протоколов NetBIOS/SMB. Стек протоколов NetBIOS/SMB (Network Basic Input/Output System/Server Message Block) разработан фирмами IBM и Microsoft в середине 80-х годов ХХ века.

Протоколы NetBIOS и SMB, давшие название стеку, соответствую верхним уровням модели OSI.

Первоначально протокол NetBIOS выполнял роль сетевого расширения стандартных функций системы BIOS компьютеров IBM PC. В дальнейшем этот протокол был заменен протоколом расширенного пользовательского интерфейса NetBEUI (NetBIOS Extended User Interface).

Протокол NetBEUI реализует функции сетевого, транспортного и сеансового уровней модели OSI, не требует больших вычислительных ресурсов, наиболее эффективен в сетях, объединяющих не более 200 абонентских систем.

Протокол SMB выполняет функции сеансового, представительного и прикладного уровней. На основе SMB реализуются сетевые службы печати и передачи сообщений между приложениями, а также файловая служба.